[0339] 方向転換時の足部の運動学的分析と性差による影響
Keywords:足部運動, 方向転換, 性差
【はじめに，目的】
これまでの歩行分析で用いられるモデルでは，足部は構造が複雑であり，セグメント間の動きが小さいため，1つの剛体として取り扱われてきた。ヒトの足部は地面に接する唯一部位であり，足部の運動は，足関節を介して脛骨のアライメントを変化させ，下肢全体に波及することが指摘されている。そのため，歩行中の足部の運動を知ることは，歩行における下肢の病態変化を分析するための基礎的な情報として重要である。
近年では，歩行中の足部の運動や，機能に関する報告がなされており，一定速度における直線の歩行を分析対象としている。しかし，日常生活では様々な地形に対応するために，速度や方向を変えたり，段差を越えたり，坂道を歩行したりすることが必要である。方向転換動作は動的安定性を保つ中で新しい方向へ進む体の並進や回旋を必要とする歩行の難しい要素であり，足部の制御が必要になると考えられる。しかし，方向転換時の足部の動きを分析した論文は少ない。また，下肢のアライメントには性差が存在することが指摘されている。足部に関する性差を研究した論文は，主に形態学的な側面からの研究であり，歩行中の足部アライメントの性差に関する報告は少ない。よって，本研究の目的は方向転換における足部の運動，およびその性差を明確にすることである。
【方法】
対象は鹿児島大学に在籍している整形外科的，神経学的疾患の既往のない健常男性15名，および女性15名とした。
測定には，赤外線カメラ7台で構成される三次元動作解析装置，床反力計を使用した。対象動作は直線歩行，左右への30°，60°の方向転換動作の5条件とした。すべての動作は右下肢にて床反力計を踏み方向転換を行い，快適歩行にて測定を行った。
足部や足関節の運動学を分析するためにHeidelberg Foot Modelを使用し，直径9mmの反射マーカーを被検者の右側の大腿骨外側上顆，大腿骨内側上顆，外果，内果，踵骨，踵骨外側，踵骨内側，舟状骨，第1中足骨底，第5中足骨底，第1中足骨頭，第2中足骨頭，第5中足骨頭，母趾の合計14箇所に貼付し歩行中の足部，足関節の角度を算出した。
今回は距腿関節背屈角，距骨下関節回旋角，内側縦アーチ角，外側縦アーチ角，前足部-中足部回旋角，母趾伸展角，COP，足角を算出した。なお，今回用いたモデルの再現性について検討した結果，級内相関係数ICC（1,5）は0.83－0.91（P＜0.001）と有意に高い値を示した。データは立脚相の値を時間正規化して算出し，グラフはそれぞれのデータ全員分のデータを加算平均して算出した。COPは立脚相の0％，50％，100％の値をもとに，踵接地からの側方への移動距離を算出して100%の値を比較検討した。足角は立脚中期の進行方向に平行な線と踵骨と第2中足骨頭を結んだ線から成る角度を算出した。
統計学的検定には，歩行条件と性差を要因とした反復測定の二元配置分散分析を用いた。
【倫理的配慮，説明と同意】
本研究は，鹿児島大学医学部疫学・臨床研究等に関する倫理委員会の承認を受けた研究である（第199号）。なお，対象者には事前に研究の目的，内容について口頭にて説明を行い，書面にて研究参加への同意を得た。
【結果】
直線歩行と比較すると，左の方向転換では，距骨下関節と前足部－中足部回旋角の回外，それに伴う内側縦アーチの低下，外側縦アーチの拳上がみられ，右への方向転換では，反対に距骨下関節と前足部－中足部回旋角の回内，それに伴う内側縦アーチ角の拳上，外側縦アーチ角の低下が認められた。歩行速度は方向転換時に遅くなる傾向がみられたが，直線歩行と性差においては平均的だった。
距腿関節角，母趾伸展角において性別と歩行条件とに有意な差を認めた。歩行条件においては内側縦アーチ角の最小値以外のすべてに有意な差を認めた。
【考察】
距腿関節角，母趾伸展角は，女性で関節角度が大きくなり，左への方向転換でより性差がみられた。距腿関節角は，方向転換によって重心の動きが変化するため純粋な底背屈だけでは対応できず，距骨下関節や前足部の動きを利用して方向転換を行っており，足角，関節弛緩性のために，女性の背屈角度が大きくなったと考えられる。母趾伸展角も同様に足角，靭帯弛緩性の影響により，女性の伸展角度が大きくなったと考えられる。また，歩行速度の減少に伴って母趾伸展角が減少するといわれているため，歩行速度による影響も考えられた。
【理学療法学研究としての意義】
足部の動きはわずかであるが機能障害が生じると他関節への影響が生じることが予想される。今後は足部の動きによって他関節へどのような影響があるかを調査することによってより良い理学療法が提供されるのではないかと考えられる。
これまでの歩行分析で用いられるモデルでは，足部は構造が複雑であり，セグメント間の動きが小さいため，1つの剛体として取り扱われてきた。ヒトの足部は地面に接する唯一部位であり，足部の運動は，足関節を介して脛骨のアライメントを変化させ，下肢全体に波及することが指摘されている。そのため，歩行中の足部の運動を知ることは，歩行における下肢の病態変化を分析するための基礎的な情報として重要である。
近年では，歩行中の足部の運動や，機能に関する報告がなされており，一定速度における直線の歩行を分析対象としている。しかし，日常生活では様々な地形に対応するために，速度や方向を変えたり，段差を越えたり，坂道を歩行したりすることが必要である。方向転換動作は動的安定性を保つ中で新しい方向へ進む体の並進や回旋を必要とする歩行の難しい要素であり，足部の制御が必要になると考えられる。しかし，方向転換時の足部の動きを分析した論文は少ない。また，下肢のアライメントには性差が存在することが指摘されている。足部に関する性差を研究した論文は，主に形態学的な側面からの研究であり，歩行中の足部アライメントの性差に関する報告は少ない。よって，本研究の目的は方向転換における足部の運動，およびその性差を明確にすることである。
【方法】
対象は鹿児島大学に在籍している整形外科的，神経学的疾患の既往のない健常男性15名，および女性15名とした。
測定には，赤外線カメラ7台で構成される三次元動作解析装置，床反力計を使用した。対象動作は直線歩行，左右への30°，60°の方向転換動作の5条件とした。すべての動作は右下肢にて床反力計を踏み方向転換を行い，快適歩行にて測定を行った。
足部や足関節の運動学を分析するためにHeidelberg Foot Modelを使用し，直径9mmの反射マーカーを被検者の右側の大腿骨外側上顆，大腿骨内側上顆，外果，内果，踵骨，踵骨外側，踵骨内側，舟状骨，第1中足骨底，第5中足骨底，第1中足骨頭，第2中足骨頭，第5中足骨頭，母趾の合計14箇所に貼付し歩行中の足部，足関節の角度を算出した。
今回は距腿関節背屈角，距骨下関節回旋角，内側縦アーチ角，外側縦アーチ角，前足部-中足部回旋角，母趾伸展角，COP，足角を算出した。なお，今回用いたモデルの再現性について検討した結果，級内相関係数ICC（1,5）は0.83－0.91（P＜0.001）と有意に高い値を示した。データは立脚相の値を時間正規化して算出し，グラフはそれぞれのデータ全員分のデータを加算平均して算出した。COPは立脚相の0％，50％，100％の値をもとに，踵接地からの側方への移動距離を算出して100%の値を比較検討した。足角は立脚中期の進行方向に平行な線と踵骨と第2中足骨頭を結んだ線から成る角度を算出した。
統計学的検定には，歩行条件と性差を要因とした反復測定の二元配置分散分析を用いた。
【倫理的配慮，説明と同意】
本研究は，鹿児島大学医学部疫学・臨床研究等に関する倫理委員会の承認を受けた研究である（第199号）。なお，対象者には事前に研究の目的，内容について口頭にて説明を行い，書面にて研究参加への同意を得た。
【結果】
直線歩行と比較すると，左の方向転換では，距骨下関節と前足部－中足部回旋角の回外，それに伴う内側縦アーチの低下，外側縦アーチの拳上がみられ，右への方向転換では，反対に距骨下関節と前足部－中足部回旋角の回内，それに伴う内側縦アーチ角の拳上，外側縦アーチ角の低下が認められた。歩行速度は方向転換時に遅くなる傾向がみられたが，直線歩行と性差においては平均的だった。
距腿関節角，母趾伸展角において性別と歩行条件とに有意な差を認めた。歩行条件においては内側縦アーチ角の最小値以外のすべてに有意な差を認めた。
【考察】
距腿関節角，母趾伸展角は，女性で関節角度が大きくなり，左への方向転換でより性差がみられた。距腿関節角は，方向転換によって重心の動きが変化するため純粋な底背屈だけでは対応できず，距骨下関節や前足部の動きを利用して方向転換を行っており，足角，関節弛緩性のために，女性の背屈角度が大きくなったと考えられる。母趾伸展角も同様に足角，靭帯弛緩性の影響により，女性の伸展角度が大きくなったと考えられる。また，歩行速度の減少に伴って母趾伸展角が減少するといわれているため，歩行速度による影響も考えられた。
【理学療法学研究としての意義】
足部の動きはわずかであるが機能障害が生じると他関節への影響が生じることが予想される。今後は足部の動きによって他関節へどのような影響があるかを調査することによってより良い理学療法が提供されるのではないかと考えられる。